Загрязнение шахтных вод говорит об угрозе почти для всех регионов мира, где горнодобывающая промышленность играла значительную экономическую роль в прошлом или сегодня.
Это загрязнение может быть из-за дамб хвостохранилищ, отложениями пустой породы, загрязнением почвы химическими веществами или чувствительностью шахт.
Почти во всех случаях, когда для устранения этого загрязнения применяются меры по очистке или восстановлению окружающей среды, предпочтение отдается активным методам очистки. Однако они являются дорогими и операторы, и органы власти пытаются определить решение сокращения расходов на очистку территории или очистку воды.
С 1980-х годов были разработаны решения для загрязненных мест добычи и до сих пор изучаются в различных районах.
Методы подготовки шахтной воды на месте были опробованы и разработаны, в настоящее время они не используются для содержания, которое технически может быть осуществимым.
- За пределами потенциальных загрязнений, возникающих в результате работы или закрытия шахт, одним из наиболее проблемных загрязнителей является кислотный дренаж, поскольку он обычно содержит повышенные кислотности или потенциально токсичные элементы.
Также может возникнуть проблема с круговым или щелочным дренажом, который может серьезно загрязнять водотоки или окружающую среду вокруг загрязненного участка добычи.
Обычно источником загрязнения шахтных вод являются дисульфиды в добываемых пустотах, т.е. в карьерах или подземных выработках. Поэтому было бы лучше, если бы источники этого загрязнения были ликвидированы или перекрыты.
Один из вариантов, предложенных различными авторами, заключается в использовании естественной стратификации в подземных шахтах для удержания в них более загрязненных вод. В данный момент лучшим вариантом очистки шахтных вод являются активные или пассивные методы.
Стратификация - это расслоение воды в водные объекты с определенными физико-химическими характеристиками, такими как температура и электропроводность, которые могут быть стабильными долгий промежуток времени.
Различия в этих физико-химических характеристиках приводят к различиям в плотности, и как только разница в плотности между отдельными водоемами превысит определенный порог, в водоеме будет развиваться более или менее устойчивая стратификация.
В большинстве случаев эта стратификация считается естественным процессом, происходит без активного вмешательства в водный объект и называется "естественной стратификацией".
"Принудительное расслоение", с другой стороны, будет представлять собой расслоение, которому активно способствуют установка искусственных сооружений или модификации водотоков.
Причиной стабильной стратификации является достаточно большая разница в плотности между двумя слоями и относительно небольшая разница в скоростях между ними.
Перепады температур выше 10 K (Δρ > 2 кг/м³), общие различия в растворенных твердых телах более 3% (Δρ > 20 кг/м³) или большие различия в мутности (Δρ > 200 кг/м³) могут вызвать стабильную стратификацию.
Этот эффект стратификации хорошо известен и был тщательно изучен в озерах и океанах. Исследователи и операторы шахт также обнаружили стратификацию в затопленных подземных шахтах, первое известное исследование датированное 1961 годом (Стюарт и Симпсон 1961), и предполагалось, что эта стратификация может быть использована для исключения сброса загрязненных шахтных вод из заброшенных шахт.
Хотя естественная стратификация в затопленных подземных шахтах известна давно, в литературе по шахтным водам отсутствуют систематические исследования причин этой стратификации и возможности ее использования в качестве пассивного метода восстановления.
Единственные более детальные исследования с десятками измерений и трассировочных испытаний, химических исследований, были проведены компанией Wolkersdorfer (1996) для уранового рудника Niederschlema/Alberoda и для нескольких других объектов компании.
В большинстве других публикаций обычно рассматриваются только единичные наблюдения без предоставления информации о наблюдаемой стратификации.
В свете загрязнения, вызванного затоплением подземных золотых приисков в южноафриканской компании Witwatersrand, вновь разворачивается дискуссия о естественной стратификации шахтных вод и о том, как ее можно использовать в качестве восстановительной меры.